江苏暖通空调知识：太阳能电池的工作原理

　　太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电池”。

　　用于光伏电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个 “空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P-N结。光伏电池的奥妙就在这个“结”上，P-N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当光伏电池受到阳光照射时，电子接受光能，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向 P型区移动，使P型区带正电。这样，在P-N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。这种现象就是上面所说的“光生伏打效应”。如果分别在P型层和 N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。

　　光伏组件其实就是把单个的太阳能电池片连接起来，封装成防水组件，以防潮和防漏电。光伏组件一般是由玻璃基板，胶联醋酸乙烯封装薄膜（E V A ），硅片和相关线材及起保护固定作用的背板材料组成。制造光伏组件的半导体材料已知的有十几种，如锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等，因此，光伏组件的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳能电池要算硅光伏电池，但从固体物理学上讲，硅材料并不是最理想的光伏材料，这主要是因为硅是间接能带半导体材料，其光吸收系数较低，所以研究其他光伏材料成为一种趋势。其中，碲化镉（C dT e）和铜铟硒（C uInSe2）被认为是两种非常有前途的光伏材料，目前已经取得一定的进展，但是距离大规模生产，并与晶体硅太阳能电池抗衡还需要大量的工作去做。

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